EP0897072B1 - Kupplungs- und Bremseinrichtung für eine Antriebseinheit - Google Patents

Kupplungs- und Bremseinrichtung für eine Antriebseinheit Download PDF

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EP0897072B1
EP0897072B1 EP98890232A EP98890232A EP0897072B1 EP 0897072 B1 EP0897072 B1 EP 0897072B1 EP 98890232 A EP98890232 A EP 98890232A EP 98890232 A EP98890232 A EP 98890232A EP 0897072 B1 EP0897072 B1 EP 0897072B1
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clutch
ring
brake device
spring
shafts
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Josef Stockinger
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Reform-Werke Bauer & Co GmbH
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Reform-Werke Bauer & Co GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D67/00—Combinations of couplings and brakes; Combinations of clutches and brakes
    • F16D67/02—Clutch-brake combinations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D49/00—Brakes with a braking member co-operating with the periphery of a drum, wheel-rim, or the like
    • F16D49/08—Brakes with a braking member co-operating with the periphery of a drum, wheel-rim, or the like shaped as an encircling band extending over approximately 360 degrees
    • F16D49/10—Brakes with a braking member co-operating with the periphery of a drum, wheel-rim, or the like shaped as an encircling band extending over approximately 360 degrees mechanically actuated

Definitions

  • the invention relates to a clutch and brake device for a Drive unit with a drive shaft and a concentrically mounted to this Output shaft, with a coupling part fixed to one of the two shafts is connected and at least one further spring-loaded coupling part on the the other of the two shafts is rotatably and axially displaceable and the with two coupling parts via a ring mounted concentrically to the shafts at least two scenes distributed around the circumference and one each on the scenes disengaging clutch by a braking device acting on the ring are separable from each other.
  • Such a clutch and brake device is from AT-PS 397 546 known, with this known training the releasers on the spring-loaded coupling part are attached and the with the scenes provided ring is supported on the fixed housing.
  • This requires a high one Construction work for storage and disengagement.
  • the need the support of the rotating parts on the housing reduces the functional reliability and the maintenance effort increases.
  • the object of the invention is achieved in that the ring on the spring-loaded coupling part axially immovable and rotatable in the circumferential direction is mounted, and that attacking the control surfaces of the scenes of the ring Releasers are supported on the output shaft.
  • This arrangement gives the advantage that while maintaining the functionalities of the known facility of Construction costs are reduced and functional reliability is increased. Through the The ring is also supported on the output shaft Maintenance effort reduced:
  • the releasers can advantageously be supported on the output shaft this one disc can be axially fixed, making it simple and functional secure solution for supporting the ring is achieved.
  • the spring-loaded coupling part at least two parallel to the axis of the output shaft have running openings for storage of the releasers, whereby a simple and safe determination of the position of the releasers and thus one constant support of the ring is reached.
  • Achievement of a particularly simple and inexpensive execution can be achieved on Ring-mounted control surfaces of the scenes are designed as screw plane surfaces be, the axis of the screw being coaxial with the shafts.
  • the scenes can the scenes forming screw plane surfaces on a disk, which by means of several pins on the ring of the coupling device is attached, wherein the ring is supported by a ball bearing on the spring-loaded coupling part.
  • the pins can be used as larger limit stops Diameter than the pin-bearing holes of the spring-loaded Intervene coupling part, which makes the pins an additional function receive what additionally simplifies the training according to the invention.
  • Fig. 1 shows a drive unit in longitudinal section along the line I-I of Fig. 2nd
  • Fig. 2 is a cross section along the line II-II of Fig. 1st
  • the drive unit 1 shown consists of a drive shaft 2 and a Output shaft 3, which in a housing 4 by means of bearings 5, 6 to each other are mounted concentrically, a coupling device 7 and one Braking device 8.
  • the drive shaft 2 is a not shown Power source driven and has at its end projecting into the housing 4 Bore 9 for receiving a pin 11 supported by a needle bearing 10 the output shaft 3.
  • a flange 12 arranged for connection to a driven unit, not shown.
  • the coupling device 7 is in the illustrated embodiment from a non-rotatably and axially displaceably mounted on the output shaft 3 Coupling part 13, an axially acting compression spring 14, one Multi-plate clutch 15 and one firmly connected to the drive shaft 2 Coupling part 16.
  • the multi-plate clutch 15 has a number of between the pressing surfaces 17, 18 arranged slats 19, 20, the outer slats 19 in the Driver 21 of the coupling part 16 of the drive shaft 2 and the inner plates 20 engage in the driver 22 of the output shaft 3.
  • the driver 22 is rotatably with the output shaft 3 connected and held axially by the nut 23.
  • the Pressure surfaces 17 and 18 are through the end faces of the coupling part 13 or the disc 24 held on the carrier 22.
  • the axially displaceable coupling part 13 carries one by means of a Ball bearing 25 axially immovable and rotatably mounted in the circumferential direction Ring 26.
  • This ring 26 is on the coupling device 7 facing Side attached a disc 27 with scenes 28, the control surfaces through Sections of a screw plane surface are formed.
  • the axis of the scenes 28 defining screw runs coaxially to the axis of the shafts 2 and 3 respectively
  • the disk 27 is attached to the ring 26 by means of three pins 29.
  • the spring-loaded coupling part 13 has three evenly Scope distributed openings 30 in which the releasers 31 are mounted.
  • releasers 31 are designed as balls and the openings 30 as cylindrical bores in which the balls 31 are mounted.
  • the releasers 31 are on the one hand on the surfaces of the scenes 28 and on the other hand on the disc 32 supported.
  • the disc 32 is like the spring-loaded coupling part 13 and the Driver 22 by means of a toothed shaft connection 33 with the output shaft in a rotationally fixed manner connected.
  • the washer 32 is axially secured with the retaining ring 34.
  • the pins 29 used to fasten the disk 27 protrude into bores 35 of the spring-loaded coupling part 13, the diameter of which is larger than that of the pens.
  • three are preferably on the circumference evenly distributed pins 29 provided. They act with the holes 35 together as a limit stop for the pivoting movement of the ring 26 compared to the spring-loaded coupling part 13.
  • the braking device 8 consists of a brake band 36, the ends of which in Housing 4 are tensioned and can be operated by means of a cable 37.
  • the output shaft 3 comes to a standstill when between the transferable Torque of the multi-plate clutch 15 and the sum of the output torque the output shaft 3 and that generated by the braking device 8 Braking torque an equilibrium state is reached.
  • this device according to the invention is both for Steering devices on single-axle vehicles as well as for other drives in vehicle and mechanical engineering possible.

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  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplungs- und Bremseinrichtung für eine Antriebseinheit mit einer Antriebswelle und einer zu dieser konzentrisch gelagerten Abtriebswelle, wobei ein Kupplungsteil mit der einen der beiden Wellen fest verbunden ist und zumindest ein weiterer federbelasteter Kupplungsteil auf der anderen der beiden Wellen drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist und die beiden Kupplungsteile über einen konzentrisch zu den Wellen gelagerten Ring mit mindestens zwei am Umfang verteilten Kulissen und je einem an den Kulissen angreifenden Ausrücker durch eine auf den Ring einwirkende Bremseinrichtung voneinander trennbar sind.
Eine derartige Kupplungs- und Bremseinrichtung ist aus der AT-PS 397 546 bekannt, wobei bei dieser bekannten Ausbildung die Ausrücker an dem federbelasteten Kupplungsteil angebracht sind und sich der mit den Kulissen versehene Ring am feststehenden Gehäuse abstützt. Dies erfordert einen hohen Bauaufwand für Lagerung und Ausrückung. Weiters wird durch die Notwendigkeit der Abstützung der rotierenden Teile am Gehäuse die Funktionssicherheit verringert und der Wartungsaufwand erhöht.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten Ausführung zu beseitigen und eine Kupplungs- und Bremseinrichtung zu schaffen, welche sich durch geringen Bauaufwand sowie hohe Funktionssicherheit bei weitgehender Wartungslosigkeit auszeichnet.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß der Ring auf dem federbelasteten Kupplungsteil axial unverschiebbar und in Umfangsrichtung drehbar gelagert ist, und daß die an den Steuerflächen der Kulissen des Ringes angreifenden Ausrücker an der Abtriebswelle abgestützt sind. Diese Anordnung ergibt den Vorteil, daß unter Beibehaltung der Funktionalitäten der bekannten Einrichtung der Bauaufwand verringert sowie die Funktionssicherheit erhöht wird. Durch die Abstützung des Ringes auf der Abtriebswelle wird darüberhinaus der Wartungsaufwand verringert:
Vorteilhafterweise kann zur Abstützung der Ausrücker an der Abtriebswelle an dieser eine Scheibe axial festgelegt sein, wodurch eine einfache und funktionell sichere Lösung für die Abstützung des Ringes erzielt ist. Weiters kann der federbelastete Kupplungsteil mindestens zwei parallel zur Achse der Abtriebswelle verlaufende Durchbrüche zur Lagerung der Ausrücker aufweisen, wodurch eine einfache und sichere Festlegung der Lage der Ausrücker und damit eine gleichbleibende Abstützung des Ringes erreicht ist. Ein wesentlicher Beitrag zur Verringerung des Bauaufwandes und der aufzubringenden Ausrückkräfte wird erreicht, wenn als Ausrücker Kugeln, vorzugsweise Wälzlagerkugeln dienen. Zur Erzielung einer besonders einfachen und kostengünstigen Ausführung können die am Ring angebrachten Steuerflächen der Kulissen als Schraubenebenenflächen ausgeführt sein, wobei die Achse der Schraube koaxial zu den Wellen liegt. Für eine vorteilhafte und platzsparende Ausgestaltung der Erfindung können die die Kulissen bildenden Schraubenebenenflächen auf einer Scheibe angebracht sein, die mittels mehrerer Stifte am Ring der Kupplungseinrichtung zugewendet befestigt ist, wobei der Ring durch ein Kugellager am federbelasteten Kupplungsteil gelagert ist. Schließlich können die Stifte in als Begrenzungsanschläge dienende, größeren Durchmesser als die Stifte aufweisende Bohrungen des federbelasteten Kupplungsteiles eingreifen, wodurch die Stifte noch eine zusätzliche Funktion erhalten, was die erfindungsgemäße Ausbildung zusätzlich vereinfacht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Antriebseinheit im Längsschnitt nach der Linie I-I der Fig. 2.
Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1.
Die dargestellte Antriebseinheit 1 besteht aus einer Antriebswelle 2 und einer Abtriebswelle 3, welche in einem Gehäuse 4 mittels Lager 5, 6 zueinander konzentrisch gelagert sind, einer Kupplungseinrichtung 7 sowie einer Bremseinrichtung 8. Die Antriebswelle 2 wird von einer nicht dargestellten Kraftquelle getrieben und weist an ihrem in das Gehäuse 4 ragenden Ende eine Bohrung 9 zur Aufnahme eines mittels eines Nadellagers 10 gelagerten Zapfens 11 der Abtriebswelle 3 auf. Am anderen Ende der Abtriebswelle 3 ist ein Flansch 12 zum Verbinden mit einer nicht dargestellten getriebenen Einheit angeordnet.
Die Kupplungseinrichtung 7 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem auf der Abtriebswelle 3 drehfest und axial verschiebbar gelagerten Kupplungsteil 13, einer axial darauf wirkenden Druckfeder 14, einer Lamellenkupplung 15 sowie einem mit der Antriebswelle 2 fest verbundenen Kupplungsteil 16.
Die Lamellenkupplung 15 weist eine Anzahl von zwischen den Andrückflächen 17, 18 angeordneten Lamellen 19, 20 auf, wobei die Außenlamellen 19 in die Mitnehmer 21 des Kupplungsteiles 16 der Antriebswelle 2 und die Innenlamellen 20 in den Mitnehmer 22 der Abtriebswelle 3 greifen. Der Mitnehmer 22 ist drehfest mit der Abtriebswelle 3 verbunden und axial durch die Mutter 23 gehalten. Die Andrückflächen 17 bzw. 18 werden durch die Stirnflächen des Kupplungsteiles 13 bzw. der auf dem Mitnehmer 22 gehaltenen Scheibe 24 gebildet.
Der axial verschiebbare Kupplungsteil 13 trägt außen einen mittels eines Kugellagers 25 axial unverschiebbar und in Umfangsrichtung drehbar gelagerten Ring 26. An diesem Ring 26 ist an der der Kupplungseinrichtung 7 zugewandten Seite eine Scheibe 27 mit Kulissen 28 befestigt, deren Steuerflächen durch Abschnitte einer Schraubenebenenfläche gebildet sind. Die Achse der die Kulissen 28 definierenden Schraube verläuft koaxial zur Achse der Wellen 2 bzw. 3. Die Befestigung der Scheibe 27 am Ring 26 erfolgt mittels dreier Stifte 29. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist der federbelastete Kupplungsteil 13 drei gleichmäßig am Umfang verteilte Durchbrüche 30 auf in denen die Ausrücker 31 gelagert sind. Die Ausrücker 31 sind vorliegend als Kugeln ausgeführt und die Durchbrüche 30 als zylindrische Bohrungen, in denen die Kugeln 31 gelagert sind. Die Ausrücker 31 werden einerseits an den Flächen der Kulissen 28 und andererseits an der Scheibe 32 abgestützt. Die Scheibe 32 ist wie der federbelastete Kupplungsteil 13 und der Mitnehmer 22 mittels einer Zahnwellenverbindung 33 mit der Abtriebswelle drehfest verbunden. Die axiale Sicherung der Scheibe 32 erfolgt mit dem Haltering 34.
Die zur Befestigung der Scheibe 27 dienenden Stifte 29 ragen in Bohrungen 35 des federbelasteten Kupplungsteiles 13 ein, deren Durchmesser größer ist als jener der Stifte. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind vorzugsweise drei am Umfang gleichmäßig verteilte Stifte 29 vorgesehen. Sie wirken mit den Bohrungen 35 zusammen als Begrenzungsanschlag für die Schwenkbewegung des Ringes 26 gegenüber dem federbelasteten Kupplungsteil 13.
Die Bremseinrichtung 8 besteht aus einem Bremsband 36, dessen Enden im Gehäuse 4 spannbar gelagert sind und mittels eines Seilzuges 37 betätigt werden.
Die Funktion dieses vorbeschriebenen Ausführungsbeispieles einer Kupplungs- und Bremseinrichtung für eine Antriebseinheit ist folgendermaßen: Bei gelöster Bremseinrichtung treibt die Antriebswelle 2 über die durch die Kraft der Druckfeder 14 eingerückte Lamellenkupplung 15 die Abtriebswelle 3 an, wobei die Ausrücker 31 mit kleinem Spiel in den Steuerflächen der Kulissen 28 anliegen. Bei Betätigung der Bremseinrichtung 8 wird durch die Abbremsung des Ringes 26 dieser gegenüber dem Kupplungsteil 13 verdreht, wodurch die Ausrücker 31 an den durch Schraubenebenen gebildeten Steuerflächen der Kulissen 28 auflaufen. Durch die axiale Abstützung des Kupplungsteiles 13 auf der Abtriebswelle 3 wird die vom Kupplungsteil 13 auf die Lamellenkupplung 15 ausgeübte Anpreßkraft und damit das übertragbare Drehmoment verringert.
Die Abtriebswelle 3 kommt zum Stillstand, wenn zwischen dem übertragbaren Drehmoment der Lamellenkupplung 15 und der Summe des Abtriebsmomentes an der Abtriebswelle 3 sowie des von der Bremseinrichtung 8 erzeugten Bremsmomentes ein Gleichgewichtszustand erreicht wird.
Der Einsatz dieser erfindungsgemäßen Einrichtung ist sowohl für Lenkeinrichtungen an Einachsfahrzeugen als auch für sonstige Antriebe im Fahrzeug- und Maschinenbau möglich.

Claims (7)

  1. Kupplungs- und Bremseinrichtung für eine Antriebseinheit mit einer Antriebswelle und einer zu dieser konzentrisch gelagerten Abtriebswelle, wobei ein Kupplungsteil mit der einen der beiden Wellen fest verbunden ist und zumindest ein weiterer federbelasteter Kupplungsteil auf der anderen der beiden Wellen drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist und die beiden Kupplungsteile über einen konzentrisch zu den Wellen gelagerten Ring mit mindestens zwei am Umfang verteilten Kulissen und je einem an den Kulissen angreifenden Ausrücker durch eine auf den Ring einwirkende Bremseinrichtung voneinander trennbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (26) auf dem federbelasteten Kupplungsteil (13) axial unverschiebbar und in Umfangsrichtung drehbar gelagert ist, und daß die an den Steuerflächen der Kulissen (28) des Ringes (26) angreifenden Ausrücker (31) an der Abtriebswelle (3) abgestützt sind.
  2. Kupplungs- und Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung der Ausrücker (31) an der Abtriebswelle (3) an dieser eine Scheibe (32) axial unverschiebbar festgelegt ist.
  3. Kupplungs- und Bremseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der federbelastete Kupplungsteil (13) mindestens zwei parallel zur Achse der Abtriebswelle (3) verlaufende Durchbrüche (30) zur Lagerung der Ausrücker (31) aufweist.
  4. Kupplungs- und Bremseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausrücker (31) Kugeln, vorzugsweise Wälzlagerkugeln dienen.
  5. Kupplungs- und Bremseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ring (26) angebrachten Steuerflächen der Kulissen (28) als Schraubenebenenflächen ausgeführt sind und daß die Achse der Schraube koaxial zu den der Wellen (2,3) liegt.
  6. Kupplungs- und Bremseinrichtung nach dem Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, daß die die Kulissen (28) bildenden Schraubenebenenflächen auf einer Scheibe (27) angebracht sind, die mittels mehrerer Stifte (29) am Ring (26) der Kupplungseinrichtung (7) zugewendet befestigt ist, wobei der Ring (26) durch ein Kugellager (25) am federbelasteten Kupplungsteil (13) gelagert ist.
  7. Kupplungs- und Bremseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte (29) in als Begrenzungsanschläge dienende, größeren Durchmesser als die Stifte (29) aufweisende Bohrungen (35) des federbelasteten Kupplungsteiles (13) eingreifen.
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